碳化、脆化文獻(xiàn)脫酸加固問題研究*

曹 宇（中國人民大學(xué)信息資源管理學(xué)院 北京 100872）

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碳化、脆化文獻(xiàn)脫酸加固問題研究*

曹 宇（中國人民大學(xué)信息資源管理學(xué)院 北京 100872）

酸是阻礙紙質(zhì)文獻(xiàn)長久保存的主要因素，若任由紙質(zhì)文獻(xiàn)酸化則會(huì)導(dǎo)致文獻(xiàn)實(shí)體和信息的損壞。對脆化紙質(zhì)文獻(xiàn)進(jìn)行脫酸加固后，碳化文獻(xiàn)基本呈現(xiàn)可用狀態(tài)，脆化文獻(xiàn)的性能也有所提高。脆化文獻(xiàn)在脫酸時(shí)應(yīng)注意不能脫酸過度，否則會(huì)引發(fā)文獻(xiàn)堿性物質(zhì)超標(biāo)而導(dǎo)致性能的降低。

碳化文獻(xiàn) 脆化文獻(xiàn) 脫酸 加固

1　引　言

酸是阻礙紙質(zhì)文獻(xiàn)長久保存的主要因素——酸性物質(zhì)吸收水分后與紙張中的纖維素會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使纖維素中的氫鍵斷裂，從而導(dǎo)致紙張失去強(qiáng)度，逐漸變成碎片。從已有的研究中可知，紙張酸化的主要原因可歸結(jié)為4類：機(jī)械紙中木質(zhì)素的大量殘留，紙漿漂白時(shí)氯元素的沉積，為提高紙張印刷性能所施酸性膠料，文獻(xiàn)霉變產(chǎn)生的有機(jī)酸性物質(zhì)。隨著機(jī)械紙的大量應(yīng)用，圖書館中酸化文獻(xiàn)的數(shù)量也逐步攀升，部分文獻(xiàn)已出現(xiàn)脆化，甚至碳化現(xiàn)象。國家圖書館于2004年發(fā)布的《館藏紙質(zhì)文獻(xiàn)酸性和保存現(xiàn)狀的調(diào)查與分析》研究報(bào)告指出，民國文獻(xiàn)的平均pH值為4.4，酸化情況已非常嚴(yán)重[1]。南京圖書館于2012年的抽樣調(diào)查顯示，其保存的民國圖書的pH均值為3.954[2]。文獻(xiàn)部門需及時(shí)搶救修復(fù)，以防文獻(xiàn)實(shí)體以及信息的損壞和丟失。若放任紙質(zhì)文獻(xiàn)酸化的持續(xù)，那么“紙張的各項(xiàng)性能會(huì)隨著酸度的增加而迅速降低。pH 值降至6.0以下時(shí)，75年后耐久性就會(huì)降低一半以上；pH 降至5.0以下時(shí)，75年后幾乎完全脆化變質(zhì)”[3]。

本文中的碳化文獻(xiàn)是指，文獻(xiàn)已嚴(yán)重老化脆斷，抗張強(qiáng)度①和耐折度②基本喪失，無法保持整篇頁面原狀，pH值小于3，顏色呈黑褐色，一碰即碎的文獻(xiàn)；脆化文獻(xiàn)是指，文獻(xiàn)仍能保持整篇頁面原狀，pH值為3～5，顏色發(fā)黃，有一定的抗張力，但抗張力不強(qiáng)的文獻(xiàn)。

近十年關(guān)于紙質(zhì)文獻(xiàn)的脫酸研究主要集中在對脫酸方式的選擇[4-7]，脫酸劑的選擇與效果[8-9]及對不同時(shí)期文獻(xiàn)的脫酸研究[10-11]。在此之前從未有過對碳化文獻(xiàn)去酸加固的研究。碳化文獻(xiàn)屬于特殘文獻(xiàn)，修復(fù)時(shí)因?yàn)樵阈?、?yán)重脆化，會(huì)遇到難以拼對、去酸時(shí)需要墊襯、托裱或修補(bǔ)時(shí)掉片渣等現(xiàn)象，尤其是針對兩面有字跡的文獻(xiàn)，紙張的修復(fù)和加固難度會(huì)更高。本文以碳化紙樣為例，探討對碳化文獻(xiàn)搶救的3種脫酸加固方式及其效果；以脆化紙樣為例進(jìn)行脫酸前后的抗張力和白度③的對比測試，分別總結(jié)手工脆化紙和機(jī)械脆化紙脫酸前后的性能變化。

2　實(shí)驗(yàn)過程

2.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器

實(shí)驗(yàn)材料：碳化文獻(xiàn)，民國時(shí)期脆化手工紙，民國時(shí)期脆化機(jī)械紙，HANNA固體半固體預(yù)處理液，典具帖（日高日本紙制作有限公司生產(chǎn)，規(guī)格為5g/m2），絲網(wǎng)（江蘇立鼎數(shù)碼科技有限公司生產(chǎn)），宣紙，以氧化鎂為有效成分的甲基庚烷脫酸液，無添加劑面粉。

實(shí)驗(yàn)儀器：DN-B型白度儀（杭州高新自動(dòng)化儀器儀表公司生產(chǎn)），TTM-300型電腦抗張實(shí)驗(yàn)機(jī)（杭州輕通博科自動(dòng)化技術(shù)有限公司生產(chǎn)），ExStik系列pH100+防水型多功能測量儀（上海三信儀表廠生產(chǎn)），電熨斗（紅心牌調(diào)溫電熨斗YK3-50D），定距切紙刀D2D-15（長春永新試驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)），脫酸用噴壺，鑷子，排筆，勾線筆，薄竹片，厚毛氈。

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

2.2.1 碳化文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)步驟

（1）對碳化文獻(xiàn)進(jìn)行編號(hào)。將碳化文獻(xiàn)放置在pH值為7左右的宣紙上，并在宣紙上用鉛筆對碳化文獻(xiàn)進(jìn)行編號(hào)。本實(shí)驗(yàn)共取樣3份碳化文獻(xiàn)，分別編號(hào)碳化1、碳化2和碳化3。

（2）碳化文獻(xiàn)的拼接。將碳化文獻(xiàn)碎片在宣紙上拼接成完整狀態(tài)。拼接文獻(xiàn)時(shí)要力求“密其隙縫，端其經(jīng)緯，就其形制，拾其遺脫，厚薄均調(diào)，潤潔平穩(wěn)”[12]。由于碳化文獻(xiàn)處于一碰即成粉末的狀態(tài)，因而需要用薄竹片輕輕托起后放置進(jìn)行拼接。若碳化碎片之下有拖紙，則可直接在拖紙上進(jìn)行拼接。

圖1 碳化文獻(xiàn)拼接前后對比圖

（3）碳化文獻(xiàn)的pH值測定。對碳化文獻(xiàn)的的pH值測定采用平頭電極無損測定。首先用毛細(xì)滴管取少量預(yù)處理液滴在碳化文獻(xiàn)中間和邊緣各2滴，待預(yù)處理液完全滲透于文獻(xiàn)之中，用平頭電極測定pH值，碳化1脫酸前平均pH值為2.50，碳化2脫酸前平均pH值為2.47，碳化3脫酸前平均pH值為2.29。

由圖1和上述數(shù)據(jù)可看出，所選取碳化文獻(xiàn)樣本的pH值均在3.0以下，已非常脆弱，文獻(xiàn)呈黑棕色，碰觸即碎，可認(rèn)定為碳化文獻(xiàn)。

（4）碳化文獻(xiàn)的脫酸加固。筆者對碳化文獻(xiàn)的脫酸加固采用了3種加固方法：宣紙加固、典具帖加固和絲網(wǎng)加固。

宣紙加固（選取碳化1作為樣本），將無添加劑的面粉、水和脫酸液以1:4:1的比例均勻攪拌，倒入80℃以上的開水中，使其呈半透明狀。將宣紙平鋪于干凈的臺(tái)面上，粘合劑均勻地涂抹于宣紙上，用薄竹片托起碳化文獻(xiàn)將其粘合在宣紙上。待每片碳化文獻(xiàn)對齊拼接完整后，噴灑脫酸液，1分鐘后待脫酸液干透，測定pH值，若低于7，再次均勻噴灑脫酸液，直至pH值升至7以上，對碳化文獻(xiàn)1的噴涂共進(jìn)行了4次。此后，少量噴涂水，在臺(tái)面上蓋宣紙壓平干燥。

典具帖加固（選取碳化2作為樣本），采用與宣紙加固相同的方式，直至pH值升至7以上，對碳化文獻(xiàn)2的噴涂共進(jìn)行了4次。

絲網(wǎng)加固（選取碳化3作為樣本），將絲網(wǎng)平鋪于干凈的厚毛氈上，用薄竹片托起碳化文獻(xiàn)拼接于絲網(wǎng)上，再覆蓋一層絲網(wǎng)，用電熨斗選擇絲模式（或低溫模式），熨燙壓平。隨即噴涂脫酸液，每噴涂一次測量一次pH值，直至pH值升至7以上，對碳化文獻(xiàn)3的噴涂共進(jìn)行了4次。

2.2.2 脆化紙樣實(shí)驗(yàn)步驟

（1）pH值測定。選取民國手工紙（竹紙）和民國機(jī)械紙各8張，取少量預(yù)處理液滴在未脫酸脆化紙樣中間和邊緣各滴2滴，待預(yù)處理液完全滲透于文獻(xiàn)之中，用平頭電極測定pH值。由于民國紙樣為A3幅面大小，且中間有折痕，沿用其折痕，將8張紙樣進(jìn)行對折裁切，一半定為未脫酸紙樣，一半定為脫酸紙樣。對脫酸紙樣進(jìn)行脫酸液噴涂，直到pH值達(dá)到7后停止噴涂。

（2）白度測定。將脫酸和未脫酸紙樣各8張分別放在白度儀下，在每一張選取3個(gè)點(diǎn)測定白度，各測定未脫酸民國手工紙5張、脫酸民國手工紙5張、未脫酸民國機(jī)械紙5張和脫酸民國機(jī)械紙5張的白度數(shù)據(jù)。

（3）抗張強(qiáng)度測試。對折裁切后的紙樣縱向滿足200mm夾頭間距，橫向不滿足夾頭間距。因而對民國手工紙和民國機(jī)械紙均采取縱向抗張強(qiáng)度測試。將脫酸前后的民國手工紙和機(jī)械紙紙樣裁切成200×15mm的細(xì)條各15條，使用電腦抗張實(shí)驗(yàn)機(jī)對脫酸前后紙樣的抗張性能進(jìn)行測定。

3　結(jié)果分析

3.1 碳化文獻(xiàn)脫酸加固前后性能對比

碳化1脫酸前平均pH值為2.50，脫酸后平均pH值為8.48；碳化2脫酸前平均pH值為2.47，脫酸后平均pH值為8.26；碳化3脫酸前平均pH值為2.29，脫酸后平均pH值為7.79。

圖2 碳化文獻(xiàn)脫酸加固前后對比圖

如圖2所示，對于碳化文獻(xiàn)的托裱加固，為了不影響文獻(xiàn)信息的辨識(shí)，用宣紙加固單面有字的文獻(xiàn)，用典具帖和絲網(wǎng)加固雙面有字的文獻(xiàn)。宣紙是中國圖書檔案部門常用的托裱用紙，典具帖是日本一種施加高分子粘合劑的手工紙，絲網(wǎng)是目前較為常用的針對雙面字跡的文獻(xiàn)加固用品。選擇宣紙、典具帖和絲網(wǎng)作為加固托裱紙測試三者在碳化文獻(xiàn)修裱中的性能表現(xiàn)如下。

3.1.1 基本性能有所恢復(fù)

從圖2可以看出，碳化文獻(xiàn)脫酸后，其白度變化不明顯，仍然呈黑棕色，且仍然是碳化狀態(tài)。加固后，可以較容易地將碳化文獻(xiàn)整張托起，其性能有一定程度的恢復(fù)。

3.1.2 絲網(wǎng)加固效果較好

碳化文獻(xiàn)因?yàn)闃O易粉碎成末，在與托裱紙粘合過程中極易發(fā)生脆化斷裂，變成更細(xì)小的碎片，增加托裱難度，因而在進(jìn)行托裱的過程中需極其小心。采用絲網(wǎng)加固，僅需將其拼接在絲網(wǎng)上，用電熨斗熨燙使其平整牢固，效果較宣紙和典具帖加固更好。

3.1.3 碳化文獻(xiàn)脫酸后的字跡問題

碳化文獻(xiàn)脫酸后，仍呈原色，白度變化不明顯，文獻(xiàn)上的字跡也很難顯現(xiàn)出來。因而對碳化文獻(xiàn)脫酸后字跡的重新顯現(xiàn)問題仍有待進(jìn)一步探討。

圖3 民國機(jī)械紙脫酸前后白度對比圖

圖4 民國手工紙脫酸前后白度對比圖

3.2 脆化紙樣脫酸前后性能比較

3.2.1 脆化紙樣白度上升

由圖3和圖4可以看出，無論是民國手工紙還是民國機(jī)械紙，在脫酸后白度有一定程度的提升——民國機(jī)械紙脫酸前白度均值為20.9，脫酸后均值為26.3，提升了26.3%;民國手工紙脫酸前白度均值為30.7，脫酸后白度均值為35.6，提升了15.9%。其中民國機(jī)械紙的白度提升率要高于民國手工紙的白度提升率。

3.2.2 民國手工紙脫酸后抗張力變化不明顯

由圖5可看出，民國手工紙?jiān)诿撍岷笃淇箯垙?qiáng)度變化并不明顯。對民國手工紙進(jìn)行一次噴涂，脫酸前pH值均值為4.97，脫酸后pH值均值為7.53，由圖5可看出，脫酸后其抗張性能上升了1.6%，總體變化不明顯。

圖5 民國手工紙脫酸前后抗張強(qiáng)度變化1

圖6 民國手工紙脫酸前后抗張強(qiáng)度變化2

對民國手工紙進(jìn)行兩次噴涂，其pH值升高明顯——由脫酸前的pH值均值4.81升至脫酸后的pH值均值9.14，從圖6可以看出，脫酸后抗張強(qiáng)度不升反而下降了49.3%，手工紙脫酸時(shí)pH值超過9則會(huì)降低其抗張力強(qiáng)度。因而對手工紙文獻(xiàn)脫酸時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制脫酸液的用量，將pH值嚴(yán)格控制在7.5～9.0之間。

3.2.3 民國機(jī)械紙脫酸后抗張力變化顯著

相較于民國手工紙，民國機(jī)械紙?jiān)诿撍岷罂箯垙?qiáng)度明顯增強(qiáng)，且受pH值影響較小。民國機(jī)械紙?jiān)趪娡績纱魏螅鋚H值由4.34升至7.22，如圖7所示，其機(jī)械性能提升141%。

圖7 民國機(jī)械紙脫酸前后抗張強(qiáng)度變化1

對民國機(jī)械紙噴涂三次脫酸液后，其pH值由4.34升至9.09，如圖8所示，機(jī)械性能提升201%，機(jī)械文獻(xiàn)的抗張強(qiáng)度在脫酸后隨著pH值的升高而有所升高。相比較應(yīng)嚴(yán)格控制手工紙的脫酸液用量而言，機(jī)械紙的脫酸液用量較為寬松。

圖8 民國機(jī)械紙脫酸前后抗張強(qiáng)度變化2

3.2.4 堿性有機(jī)溶液脫酸字跡不暈染

此次采用的脫酸液是以氧化鎂為有效成分的甲基庚烷脫酸液，如圖9所示，使用該脫酸液對民國手工紙文獻(xiàn)和機(jī)械紙文獻(xiàn)噴涂后，字跡不暈染，且迅速風(fēng)干，不留水印。而民國手工紙文獻(xiàn)在堿性水溶液中字跡暈染嚴(yán)重，尤其是紅色墨水部分，且風(fēng)干較慢，易留水印。

圖9 民國手工紙文獻(xiàn)堿性有機(jī)溶液和堿性水溶液脫酸后暈染對比圖

4　結(jié)　論

4.1 關(guān)于碳化文獻(xiàn)

在圖書館、檔案館保存有許多碳化文獻(xiàn)。這些碳化文獻(xiàn)已經(jīng)成為文獻(xiàn)保護(hù)的難題——無法進(jìn)行移動(dòng)、數(shù)字化和利用，必須將其脫酸加固后才能進(jìn)行數(shù)字化，并令文獻(xiàn)實(shí)體得以持續(xù)保存。由于碳化文獻(xiàn)脫酸加固都存在著一定的困難和風(fēng)險(xiǎn)，因而這一問題困擾著許多圖書館和檔案館。從上述實(shí)驗(yàn)和論述中可看出，碳化文獻(xiàn)在經(jīng)過脫酸加固處理后，其性能有所提升，有利于數(shù)字化等工作的進(jìn)一步開展。紙張pH值的提高有利于今后的長期保存，大大延長碳化文獻(xiàn)的壽命。以上3種方法加固都可使原來無法利用的文獻(xiàn)再次利用，對于單面有字跡的文獻(xiàn)可使用宣紙進(jìn)行加固，操作容易，修復(fù)用紙來源廣泛；對于雙面有字的文獻(xiàn)，可以采用典具貼和絲網(wǎng)加固，因碳化文獻(xiàn)背景深，字跡的清晰度差，如用典具貼加固明顯降低字跡的辨識(shí)度，絲網(wǎng)加固后基本不影響文獻(xiàn)信息的識(shí)讀。

為了延長碳化檔案壽命并能提供利用，需要對其進(jìn)行去酸和加固，因?yàn)樘蓟瘷n案嚴(yán)重糟朽，最好盡可能降低其修復(fù)次數(shù)。本研究通過先去酸，再加固，達(dá)到了較好的效果，因此選擇去酸方法時(shí)要充分考慮去酸液和去酸方法對紙張的影響，保證在此操作過程中不對碳化檔案帶來任何不良影響。

4.2 關(guān)于脆化文獻(xiàn)

脆化文獻(xiàn)在圖書館、檔案館中已非常常見。“一般認(rèn)為脫酸處理的最佳應(yīng)用時(shí)刻，應(yīng)是在圖書尚未酸化變脆之前當(dāng)書已酸化脆裂時(shí)，再做脫酸處理，僅能維持圖書不再繼續(xù)酸化，而卻無法恢復(fù)圖書原來強(qiáng)度”[13]。但從上述數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，民國脆化機(jī)械紙?jiān)诿撍岷?，其抗張性能提升明顯；民國脆化手工紙?jiān)诿撍岷?，其抗張性能提升不明顯，由此說明改變酸性后機(jī)制紙性能的改變比手工紙更大。

4.3 實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)與注意事項(xiàng)

4.3.1 實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)

由于文獻(xiàn)碳化嚴(yán)重，許多碳化文獻(xiàn)已破碎呈渣狀，修復(fù)人員很難了解哪片殘?jiān)鼘儆谀囊环菸墨I(xiàn)。因而對碳化文獻(xiàn)的拼接是實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)。在拼接碳化文獻(xiàn)時(shí)要秉承“顏色相近、字跡完整、圖片對應(yīng)”的原則——當(dāng)文獻(xiàn)部分沒有字跡和圖片時(shí)，應(yīng)以文獻(xiàn)本身材質(zhì)的相近顏色為基礎(chǔ)將其對應(yīng)拼接；當(dāng)文獻(xiàn)有字跡和圖片時(shí)，則應(yīng)保證拼接完整后字跡的完整和圖片的對應(yīng)。在拼接文獻(xiàn)時(shí)切不可用手直接接觸碳化文獻(xiàn)，以防其碎化成末，應(yīng)以薄竹片托起碳化文獻(xiàn)，仔細(xì)拼接對照。

4.3.2 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

從上文數(shù)據(jù)可看出，脆化的民國手工紙?jiān)诿撍釙r(shí)若其pH值超過9，則其抗張強(qiáng)度不升反降。因而對手工紙脫酸時(shí)一定要嚴(yán)格控制脫酸劑的用量，不能為達(dá)到脫酸目的而大量使用脫酸液。在脫酸過程中要每噴涂一次脫酸液即測量一次pH值，雖然耗時(shí)較多，但為了使紙張的性能達(dá)到最優(yōu)，此方法最為科學(xué)。

西方國家在使用此類有機(jī)溶液脫酸劑時(shí)常采用將整本，，圖書浸泡在脫酸液中15分鐘并真空干燥90分鐘的方式。這種方法對我國大量的機(jī)械紙圖書也可參照使用，但對于手工紙是否適用尚無明確結(jié)論，因而手工紙文獻(xiàn)脫酸時(shí)應(yīng)盡量采用逐頁噴涂的方法，并嚴(yán)格控制脫酸液的用量。

注 釋：

①抗張強(qiáng)度（tensile strength），即抗拉強(qiáng)度，又稱拉伸強(qiáng)度，扯斷強(qiáng)度，表示單位面積的破碎力，即材料或構(gòu)件受拉力時(shí)抵抗破壞的能力。

②耐折度（folding strength），是指標(biāo)準(zhǔn)寬度的試樣，在一定條件下進(jìn)行往復(fù)折疊至斷裂所需的雙折疊次數(shù)的對數(shù)。

③白度（whiteness），表示物質(zhì)表面白色的程度，以白色含有量的百分率表示。

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曹 宇 女，1981年生，中國人民大學(xué)信息資源管理學(xué)院2015級(jí)在讀博士，遼寧大學(xué)檔案學(xué)專業(yè)副教授。

Study on Deacidification and Consolidation of the Carbonized and Brittled Documents

Acid is the main factor that hinder the paper documents' permanent preservation.Allowing acidification of documents will cause the damage of paper books and the information of the documents.By disacidifying and consolidating paper documents, the carbonized one would be available to read, and nature of the brittled one also improved.Brittled documents should be disacidified appropritiately, otherwise it will lead to excess alkaline of documents, resulting in the performance degradation.

Carbonized document; Brittled document; Deacidification; Consolidation

G253.6

A

2015-0-0]

*本文系2015年度國家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目“數(shù)字時(shí)代檔案保護(hù)技術(shù)變革與理論創(chuàng)新研究”的成果之一，項(xiàng)目編號(hào)：15BTQ074。